項目五

生成樹配置

項目背景某證券公司第二營業(yè)部計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的設(shè)計采用了安全可靠的三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。它把一個營業(yè)部的網(wǎng)絡(luò)分為內(nèi)網(wǎng)和外網(wǎng)，內(nèi)外網(wǎng)通過中間件相連，前后臺由不同的服務(wù)器進行處理，實現(xiàn)了前臺與后臺的分離。數(shù)據(jù)服務(wù)器在內(nèi)網(wǎng)中，用戶網(wǎng)絡(luò)與交易數(shù)據(jù)只通過中間件連接。任務(wù)分解任務(wù)1：生成概述 任務(wù)2：配置生成樹 任務(wù)3：VLAN生成樹綜合應(yīng)用實驗項目隨任務(wù)1：

生成概述生成樹協(xié)議（Spanning-TreeProtocol，STP）是一個用于在局域網(wǎng)中消除環(huán)路的協(xié)議。運行該協(xié)議的交換機通過彼此交互信息而發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中的環(huán)路，并適當對某些端口進行阻塞以消除環(huán)路。隨著局域網(wǎng)規(guī)模的不斷增長，STP已經(jīng)成為了當前最重要的局域網(wǎng)協(xié)議之一。本章將這種技術(shù)和VLAN進行綜合應(yīng)用。采用生成樹協(xié)議可以避免環(huán)路。生成樹協(xié)議的根本目的是將一個存在物理環(huán)路的交換網(wǎng)絡(luò)變成一個沒有環(huán)路的邏輯樹形網(wǎng)絡(luò)。對于一個STP網(wǎng)絡(luò)，根橋有且只有一個。它是整個網(wǎng)絡(luò)的邏輯中心，但不一定是物理中心。根橋可能會根據(jù)網(wǎng)絡(luò)拓撲的變化發(fā)生改變。而且一旦網(wǎng)絡(luò)收斂之后，只有根橋按照一定的時間間隔產(chǎn)生并且向外發(fā)送一種稱為“配置消息”的協(xié)議報文，其他的交換機僅對該種報文進行“接力”，這樣來保證拓撲的穩(wěn)定。生成樹的生成計算有兩大基本度量依據(jù)：ID和路徑開銷（PathCost，PC）。ID又分為兩種：BID和PID。BID即BridgeID，或稱為橋ID。IEEE802.1D標準定義該值由16位的橋優(yōu)先級（BridgePriority）和橋MAC地址構(gòu)成。BID橋優(yōu)先級占據(jù)高16位，其余的低48位是MAC地址。在STP網(wǎng)絡(luò)中，橋ID最小的交換機會被選舉為根橋。PID即PortID，或稱為端口ID。PIP也是由兩部分構(gòu)成的，高8位是端口優(yōu)先級，低位是端口號。PID只在某些情況下對選擇指定端口有作用。為了在網(wǎng)絡(luò)中形成一個沒有環(huán)路的拓撲，網(wǎng)絡(luò)中的交換機要進行以下3個步驟：（1）選舉根橋；（2）選取根口，（3）選取指定口。這些步驟中，哪個交換機能獲勝將取決于以下因素（按順序進行）。（1）最低的橋ID。（2）最低的路徑開銷。（3）最低發(fā)送者橋ID。（4）最低發(fā)送者端口ID。生成樹模式1．PVST當網(wǎng)絡(luò)上有多個VLAN時，PVST（PerVlanSTP）會為每個VLAN構(gòu)建一棵STP樹。這樣的好處是可以獨立地為每個VLAN控制哪些接口要轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)負載平衡。缺點是如果VLAN數(shù)量很多，會給交換機帶來沉重的負擔。Cisco交換機默認的模式就是PVST。2．portfast、uplinkfast、backbonefastSTP的收斂時間通常需要30～50秒。為了減少收斂時間，引入以下特性對其進行改善。portfast特性使得以太網(wǎng)接口一旦有設(shè)備接入，就立即進入轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)。如果接口上連接的只是計算機或者其他不運行STP的設(shè)備，這是非常合適的。3．MST在PVST中，交換機為每個VLAN都構(gòu)建一棵STP樹，這不僅為CPU帶來很大負載，也會占用大量的帶寬。MST則是把多個VLAN映射到一個STP實例上，從而減少了STP實例。MST可以和STP、PVST配合使用。對于運行STP、PVST的交換機來說，一個MST域看起來就像一臺交換機。任務(wù)2：配置生成樹通過實驗的學(xué)習(xí)，讀者可以掌握以下技能。● 理解生成樹決策的4個步驟。● 掌握公共的生成樹的配置。本項目中，主干交換機選用2臺能滿足高速應(yīng)用的CiscoCatalyst3550-EN交換機，每臺提供2個1000Mbit/s端口插槽，24個10/100Mbit/s自適應(yīng)端口，用于服務(wù)器、重要工作站及二級交換機的連接。在兩臺CiscoCatalyst3550-EN交換機之間，采用吉比特連接，網(wǎng)絡(luò)主要設(shè)備實現(xiàn)線路冗余和負載平衡。這里要啟用生成樹協(xié)議，以防止產(chǎn)生環(huán)路。情景描述（1）配置SW1。SW1(config)#intrangefastEthernet0/23–24//進入一個接口范圍，同時對多個端口進行配置SW1(config-if-range)#switchportmodetrunkSW1(config-if-range)#noshutdown（2）配置SW2。SW2(config)#intrangefastEthernet0/23-24SW2(config-if-range)#switchportmodetrunkSW2(config-if-range)#noshutdown（3）在SW1上用showspanning-tree命令驗證生成樹。SW1#showspanning-treeVLAN0001SpanningtreeenabledprotocolieeeRootIDPriority32769Address0008.20ff.6400Thisbridgeistheroot //SW1為根網(wǎng)橋HelloTime2secMaxAge20secForwardDelay15sec //根交換機的網(wǎng)橋IDBridgeIDPriority32769(priority32768sys-id-ext1)Address0008.20ff.6400HelloTime2secMaxAge20secForwardDelay15secAgingTime15//SW1的網(wǎng)橋ID（4）在SW2上用showspanning-tree，驗證生成樹。SW2#showspanning-treeVLAN0001SpanningtreeenabledprotocolieeeRootIDPriority32769//根交換機的網(wǎng)橋IDAddress0008.20ff.6400Cost19Port23(FastEthernet0/23)HelloTime2secMaxAge20secForwardDelay15secBridgeIDPriority32769(priority32768sys-id-ext1)Address000d.bce7.5940HelloTime2secMaxAge20secForwardDelay15secAgingTime300SW2的網(wǎng)橋ID任務(wù)3：

VLAN生成樹綜合應(yīng)用實驗項目

● 按照拓撲圖連接交換機。● 在交換機上配置VLAN，啟用STP，實現(xiàn)不同的VLAN選擇不同的根網(wǎng)橋，以及負載平衡。● 在接入交換機上配置上行鏈路。● 配置接入交換機連接主機的端口為速端口。本項目采用Cisco的ISL技術(shù)或802.1QVLANTrunk技術(shù)。通過VLAN對廣播域進行控制，使得只有在同一個VLAN的設(shè)備才可以接收到廣播，從而可以提高網(wǎng)絡(luò)性能。通過Cisco獨有的ISL技術(shù)，可在單一的物理鏈路上劃分多個子通道以對應(yīng)多個VLAN，使服務(wù)器用一個端口與多個VLAN交換數(shù)據(jù)。Intel8480網(wǎng)卡可支持ISL技術(shù)，可在一個端口分出多個邏輯端口對應(yīng)不同的VLAN。這樣通過ISL或802.1Q，可以實現(xiàn)服務(wù)器在同一個通道同時完成VLANTrunk的備份及負載均衡。具體拓撲如圖5-3所示。情景描述（1）在交換機A、B、C和D上分別添加VLAN11、VLAN2、VLAN3、VLAN4，配置各交換機之間的連接接口為Trunk模式。①

交換機A配置如下。A#conftEnterconfigurationcommands,oneperline.EndwithCNTL/Z.A(config)#interfacerangef0/1-2A(config-if-range)#switchportmodetrunk//配置端口1～2為中繼A(config-if-range)#*Mar100:04:01.611:%DTP-5-TRUNKPORTON:PortFa0/1-2hasbecomedot1qtrunk

A(config-if-range)#interfacerangef0/10–11//配置端口11～12為中繼A(config-if-range)#switchportmodetrunkA(config-if-range)#*Mar100:04:36.191:%DTP-5-TRUNKPORTON:PortFa0/10-11hasbecomedot1qtrunkA(config-if-range)#exitA(config)#exitA#vlandatabaseA(vlan)#vtpdomain2t57//配置VTP域為2t57ChangingVTPdomainnamefromNULLto2t57A(vlan)#vtpserverDevicemodealreadyVTPSERVER.//配置VTP模式為ServerA(vlan)#exitAPPLYcompleted.Exiting....A#vlandatabaseA(vlan)#vlan2nameVLAN2VLAN2added:Name:VLAN2A(vlan)#vlan3nameVLAN3VLAN3added:Name:VLAN3A(vlan)#vlan4nameVLAN4VLAN4added:Name:VLAN4A(vlan)#exit②

交換機B配置如下。B#conftEnterconfigurationcommands,oneperline.EndwithCNTL/Z.B(config)#interfacerangef0/1–2 //配置端口1～2為trunkB(config-if-range)#switchportmodetrunkB(config-if-range)#*Mar100:05:18.543:%DTP-5-TRUNKPORTON:PortFa0/1-2hasbecomedot1qtrunkB(config-if-range)#interfacerangef0/10–11 //配置端口10～11為trunkB(config-if-range)#switchportmodetrunkB(config-if-range)#*Mar100:05:45.963:%DTP-5-TRUNKPORTON:PortFa0/10-11hasbecomedot1qtrunkeExitB(config)#exitB#B#vlandatabaseB(vlan)#vtpdomain2t57 //配置VTP域名為2t57Domainnamealreadysetto2t57.B(vlan)#exit③

交換機C配置如下。C#conftEnterconfigurationcommands,oneperline.EndwithCNTL/Z.C(config)#interfacerangef0/10–11 //配置端口10～11為trunkC(config-if-range)#switchportmodetrunkC(config-if-range)#*Mar100:06:14.191:%DTP-5-TRUNKPORTON:PortFa0/10-11hasbecomedot1qtrunkC(config-if-range)#exitC(config)#exitC#C#vlandC(vlan)#vtpdomain2t57 //配置VTP域名為2t57Domainnamealreadysetto2t57.C(vlan)#vtpclient //配置VTP為客戶端模式SettingdevicetoVTPCLIENTmode.C(vlan)#exit④交換機D配置如下。D#conftEnterconfigurationcommands,oneperline.EndwithCNTL/Z.D(config)#interfacerangef0/10–11 //配置端口10～11為trunkD(config-if-range)#switchportmodetrunkD(config-if-range)#e*Mar100:06:41.843:%DTP-5-TRUNKPORTON:PortFa0/10-11hasbecomedot1qtrunkExitD(config)#exit（2）配置根網(wǎng)橋。①

配置交換機A為VLAN1和VLAN2的根網(wǎng)橋。交換機A的配置如下。A#conftEnterconfigurationcommands,oneperline.EndwithCNTL/Z.A(config)#spanning-treevlan1rootprimary //配置成為VLAN1的根網(wǎng)橋%ThisswitchisalreadytherootofVLAN1spanningtree//這個交換機已經(jīng)是VLAN1生成樹的根網(wǎng)橋VLAN1bridgeprioritysetto8192 //VLAN1網(wǎng)橋優(yōu)先級設(shè)置為8192VLAN1bridgemaxagingtimeunchangedat20 //VLAN1網(wǎng)橋最大生存時間仍為20VLAN1bridgehellotimeunchangedat2 //VLAN1網(wǎng)橋握手時間仍為2VLAN1bridgeforwarddelayunchangedat15 //VLAN1網(wǎng)橋轉(zhuǎn)發(fā)延遲仍為15A(config)#spanning-treevlan2rootprimary //配置為VLAN2的根網(wǎng)橋②

配置交換機BVLAN3、VLAN4的優(yōu)先級為8192。B#conftEnterconfigurationcommands,oneperline.EndwithCNTL/Z.B(config)#spanning-treevlan3priority8192 //配置VLAN3網(wǎng)橋優(yōu)先級為8192B(config)#spanning-treevlan4priority8192 //配置VLAN4網(wǎng)橋優(yōu)先級為8192B(config)#exit（3）配置交換機A與B之間的以太通道。①交換機A配置如下。A#conftEnterconfigurationcommands,oneperline.EndwithCNTL/Z.A(config)#interfacerangef0/1–2 //端口1和2A(config-if-range)#channel-group1modeon //以太通道1模式開啟Creatingaport-channelinterfacePort-channel1 //創(chuàng)建一個以太通道Port-channel1A(config-if-range)#*Mar100:25:57.543:%EC-5-BUNDLE:InterfaceFa0/1joinedport-channelPo1*Mar100:25:58.363:%EC-5-BUNDLE:InterfaceFa0/2joinedport-channelPo1//端口1和2加入到以太通道Po1A(config-if-range)#②交換機B配置如下。B#conftEnterconfigurationcommands,oneperline.EndwithCNTL/Z.B(config)#interfacerangef0/1–2 //端口1和2B(config-if-range)#channel-group2modeon //以太通道2模式開啟Creatingaport-channelinterfacePort-channel2B(config-if-range)#*Mar100:26:19.815:%EC-5-BUNDLE:InterfaceFa0/1joinedport-channelPo2*Mar100:26:20.763:%EC-5-BUNDLE:InterfaceFa0/2….（4）在交換機C與D上配置上行速鏈路。①交換機C配置如下。C#conftEnterconfigurationcommands,oneperline.EndwithCNTL/Z.C(config)#spanning-treeuplinkfast//配置上行速鏈路C(config)#*Mar100:29:44.051:%SPANTREE_FAST-7-PORT_FWD_UPLINK:VLAN3FastEthernet0/11movedtoForwarding(UplinkFast).//VLAN3端口0/11移動到轉(zhuǎn)發(fā)（上行速鏈路）C(config)#exitC#*Mar100:30:03.931:%SYS-5-CONFIG_I:ConfiguredfromConsolebyConsoleC#showspabriefVLAN1Spanningtreeenabledprotocolieeeuplinkfastenabled//生成樹開啟的協(xié)議ieee上行速鏈路開啟②

交換機D配置如下。D#conftEnterconfigurationcommands,oneperline.EndwithCNTL/Z.D(config)#spanning-treeuplinkfast//配置上行速鏈路D(config)#*Mar100:30:29.371:%SPANTREE_FAST-7-PORT_FWD_UPLINK:VLAN3FastEthernet0/11movedtoForwarding(UplinkFast).D(config)#exitD#（5）配置交換機C與D的1～5號端口為速端口。①交換機C配置如下。C#conftEnterconfigurationcommands,oneperline.EndwithCNTL/Z.C(config)#interfacerangef0/1–5 //端口0/1-5C(config-if-range)#spanning-treeportfast